1、2022年高考一轮实验整理归纳与突破实验十二 多用电表的使用一、 实验思路（一） 实验目的1、了解多用电表的构造和原理，掌握多用电表的使用方法。2、使用多用电表测电流、电压、电阻。3、探测黑箱内的电学元件。（二）实验原理1、外部构造(1)表的上部为表头,用来表示电流、电压和电阻的多种量程或挡位.(2)表的下半部分为选择开关，可以选择电流、电压、电阻范围进行测量。(3)表盘中刻度线有三部分:上面为电阻专用,中间为直流电压、电流及交流电压、电流共用,下面为交流电压2.5 V量程专用.2、内部构造多用电表内部由电压表、电流表、欧姆表共同构成；当选择开关接1、2时测直流电流，其中1为大量程，2为小量程
2、；当选择开关接3、4时测电阻。当欧姆表内阻不变时，E越大，倍率越大；当E不变时，内阻越大，倍率越小。当选择开关接5、6时测直流电压，其中5为小量程，6为大量程。（1） 电流表与电压表的改装小量程电流表G（表头）结构原理：通电导线在磁场力的作用下，带动指针偏转，偏转角度与电流成正比改装方案改装为电压表改装为大量程的电流表原理串联电阻分压并联电阻分流改装原理图分压电阻或分流电阻UIg(RgR)故RRgIgRg(IIg)R故R改装后电表内阻RVRgRRgRARg（2） 欧姆表原理欧姆表内部电路简化如图所示。内部构造：电流表、电池、调零电阻串联其中小量程电流表电阻Rg、电源内阻r、调零电阻R。测电阻的
3、原理调零时:Ig=ERg+R+r.测量时:I=ERg+R+r+Rx.只要将对应Rx值的电流刻度I改为阻值Rx即成为欧姆表。中值电阻：当Rx=Rg+r+R时,指针半偏,令欧姆表内阻R内=Rg+r+R,则当指针半偏时,表盘的中值电阻R中=R内=Rg+r+R。二、物理量的测量（一）实验器材多用电表、电学黑箱、直流电源、开关、导线若干、小灯泡、二极管、定值电阻(大、中、小)三个、小螺丝刀。（二）实验步骤1、观察：观察多用电表的外形，认识选择开关的测量项目及量程。2、机械调零：检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零位置。若不指零，则可用小螺丝刀进行机械调零。3、将红、黑表笔分别插入“”“”插孔。4、
4、测量小灯泡的电压和电流。(1)按如图甲所示的电路图连好电路，将多用电表选择开关置于直流电压挡，测小灯泡两端的电压。甲乙(2)按如图乙所示的电路图连好电路，将选择开关置于直流电流挡，测量通过小灯泡的电流。5、测量定值电阻(1)根据被测电阻的估计阻值，选择合适的挡位，把两表笔短接，观察指针是否指在欧姆表的“0”刻度，若不指在欧姆表的“0”刻度，调节欧姆调零旋钮，使指针指在欧姆表的“0”刻度处；(2)将被测电阻接在两表笔之间，待指针稳定后读数；(3)读出指针在刻度盘上所指的数值，用读数乘以所选挡位的倍率，即得测量结果；(4)测量完毕，将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡。（三）误差分析1、偶然
5、误差(1)估读时易带来误差。(2)两手同时接触两表笔金属杆带来的误差2、系统误差(1)电池多次使用后，电动势会减小，内阻会变大，致使电阻测量值偏大。(2)测电流、电压时，由于电表内阻的影响，测得的电流、电压值均小于真实值。（四）多用电表使用的“七大注意事项”1、使用前要机械调零。2、两表笔在使用时,电流总是“红入”“黑出”。3、选择开关的功能区域,要分清是测电压、电流还是电阻,还要分清是交流还是直流。4、电压、电流挡为量程范围挡,欧姆挡为倍率挡。5、刻度线有三部分:上面为电阻专用,中间为直流电压、电流及交流电压、电流共用,下面为交流电压2.5 V量程专用。6、测电阻时(1)待测电阻与电路、电源
6、一定要断开。(2)两手一定不要同时接触两表笔金属杆。(3)指针指中值附近较准,否则换挡。(4)每换一挡必须重新欧姆调零。(5)读出示数要乘倍率。7、使用完毕,选择开关要置于“OFF”挡或交流电压最高挡,长期不用应取出电池。【典例1】用多用电表的欧姆挡测量阻值为几十千欧的电阻Rx,以下给出最可能的实验操作步骤,其中为选择开关,为欧姆调零旋钮.把你认为正确的步骤前的字母按合理的顺序填写在横线上:.a.将两表笔短接,调节使指针对准刻度盘上欧姆挡的0刻度,断开两表笔b.将两表笔分别连接到被测电阻的两端,读出Rx的阻值后,断开两表笔c.旋转使其尖端对准欧姆挡“1k”d.旋转使其尖端对准欧姆挡“100”e
7、.旋转使其尖端对准交流500 V挡,并拔出两表笔根据如图S12-3所示指针位置,此时被测电阻的阻值约为 .图S12-3(2)下列关于用多用电表欧姆挡测电阻的说法中正确的是(填选项前的字母).A.测量电阻时,如果指针偏角过大,应将选择开关拨至倍率较小的挡位,重新调零后测量B.测量电阻时,如果红、黑表笔分别插在负、正插孔,则会影响测量结果C.测量电路中的某个电阻,应该把该电阻与电路断开D.测量阻值不同的电阻时,都必须重新调零【答案】(1)cabe3104(2)AC【解析】(1)题目中要求测量几十千欧的电阻,所以应该选择“1k”的欧姆挡,再进行欧姆调零,然后进行测量,最后将旋至交流500 V挡,拔出
8、表笔,所以顺序为c、a、b、e.根据欧姆表的读数原理,可以得出欧姆表的读数为30 k.(2)指针偏角过大,说明电阻较小,所以应选择倍率较小的挡位,A正确;电阻的阻值与电流的流向无关,所以红、黑表笔接反,不影响测量结果,B错误;不将被测电阻与外电路断开,流经欧姆表的电流会受影响,影响读数甚至烧毁器材,C正确;只要不换挡位,就不用重新调零,D错误.【典例2】(2019高考全国卷)某同学欲将内阻为98.5 、量程为100 A的电流表改装成欧姆表并进行刻度和校准，要求改装后欧姆表的15 k刻度正好对应电流表表盘的50 A刻度可选用的器材还有：定值电阻R0(阻值14 k)，滑动变阻器R1(最大阻值1 5
9、00 )，滑动变阻器R2(最大阻值500 )，电阻箱(099 999.9 )，干电池(E1.5 V，r1.5 )，红、黑表笔和导线若干(1)欧姆表设计将图(a)中的实物连线组成欧姆表欧姆表改装好后，滑动变阻器R接入电路的电阻应为_；滑动变阻器选_(填“R1”或“R2”)(2)刻度欧姆表表盘通过计算，对整个表盘进行电阻刻度，如图(b)所示表盘上a、b处的电流刻度分别为25和75，则a、b处的电阻刻度分别为_、_(3)校准红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向_k处；将红、黑表笔与电阻箱连接，记录多组电阻箱接入电路的电阻值及欧姆表上对应的测量值，完成校准数据测量若校准某刻度时，电阻箱旋钮
10、位置如图(c)所示，则电阻箱接入的阻值为_.【答案】(1)如图所示900R1 (2)455 (3)035 000.0【解析】(1)由题知当两表笔间接入15 k的电阻时，电流表示数为50 A，由闭合电路欧姆定律有，代入数据解得R900 ，所以滑动变阻器选择R1.(2)欧姆表的内阻RgRgrR0R15 k，当电流为25 A时有Rx3Rx45 k；当电流为75 A时有RxRx5 k.(3)电阻箱的读数方法:用三角所对的数字乘下面的倍数,然后把它们相加即可. 【典例3】(2020沈阳沈河区模拟)如图S12-9甲所示是一个多量程多用电表的简化电路图,请完成下列问题.图S12-9(1)多用电表的红表笔应是
11、图甲中的(选填“A”或“B”).(2)测量直流电流、直流电压和电阻各有两个量程(倍率). 当选择开关S旋到位置5、6时,电表用来测量;当S旋到位置时,电表可测量直流电流,且量程较大.(3)某同学用此多用电表测量某电学元件的电阻,选用“10”倍率的欧姆挡测量,发现多用电表指针偏转很小,因此需选择(选填“1”或“100”)倍率的欧姆挡.若该多用电表使用一段时间后,电池电动势变小,内阻变大,但此表仍能欧姆调零,用正确使用方法再测量同一个电阻,则测得的电阻值将(选填“偏大”“偏小”或“不变”).(4)某实验小组利用下列器材研究欧姆挡不同倍率的原理,组装如图乙所示的简易欧姆表.实验器材如下:A.干电池(
12、电动势E为3.0 V,内阻r不计);B.电流计G(量程0300 A,内阻99 );C.滑动变阻器R;D.定值电阻R0=1 ;E.导线若干,红、黑表笔各一支.表盘上100 A刻度线对应的电阻刻度值是 .如果将R0与电流计并联,如图丙所示,这相当于欧姆表换挡,则换挡后滑动变阻器R阻值应调为 ,换挡前、后倍率之比为.【答案】(1)A(2)直流电压1(3)100偏大(4)210499.011001【解析】(1)多用电表的红表笔与内置电源负极相连,由电路图可知,红表笔应为A.(2)由电路图可知,当选择开关S旋到位置5、6时,表头G与电阻串联,此时可用来测量直流电压;由电路图可知,当S旋到位置1时,与表头
13、G并联的电阻阻值较小,此时电流表量程较大.(3)测量某电学元件的电阻,选用“10”倍率的欧姆挡测量,发现多用电表指针偏转很小,说明所选挡位太小,为准确测量电阻阻值,需选择“100”倍率的欧姆挡,重新欧姆调零后再测量.当电池电动势变小、内阻变大时,得重新调零,由于满偏电流Ig不变,由公式Ig=ER内可知,欧姆表内阻R内得调小,待测电阻的测量值是通过表头G的示数体现出来的,由I=ER内+Rx=Ig1+RxR内可知,当R内变小时,I变小,指针跟原来的位置相比偏左了,故欧姆表的示数变大了,测得的电阻值将偏大.(4)欧姆表中值电阻等于其内阻,则中间刻度值对应示数为R中=R内=EIg=330010-6 =
14、1104 ,有Ig=ER内,13Ig=ER内+R,解得R=2104 .当电流计满偏时,流过R0的电流I=99Ig,二者的并联电阻R并=9999+1 =0.99 ,由闭合电路欧姆定律得R+R并=EI+Ig,解得R=99.01 ,电流计内阻为99 ,给电流计并联1 的电阻,电流表量程扩大为原来的100倍,把该电流表改装成欧姆表,同一刻度对应的电阻值变为原来的1100,欧姆表换挡前、后倍率之比等于1001.【专题突破练】1、(2017全国卷23)图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图图中E是电池；R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻，R6是可变电阻；表头的满偏电流为250A，内阻为480.
15、虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连该多用电表有5个挡位，5个挡位为：直流电压1V挡和5V挡，直流电流1mA挡和2.5mA挡，欧姆100挡 (1)图(a)中的A端与_(填“红”或“黑”)色表笔相连接(2)关于R6的使用，下列说法正确的是_(填正确答案标号)A在使用多用电表之前，调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置B使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置C使用电流挡时，调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置(3)根据题给条件可得R1R2_，R4_.(4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示若此时B端是与“1”相连的，则多用电
16、表读数为_；若此时B端是与“3”相连的，则读数为_；若此时B端是与“5”相连的，则读数为_(结果均保留3位有效数字)【答案】(1)黑(2)B(3)160880(4)1.47mA 110k 2.94V【解析】(1)当B端与“3”连接时，内部电源与外部电路形成闭合回路，电流从A端流出，故A端与黑色表笔相连接(2)在使用多用电表之前，调整表头螺丝使电表指针指在表盘左端电流“0”位置，选项A错误；使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置，选项B正确；使用电流挡时，电阻R6不在闭合电路中，调节无效，选项C错误(3)根据题给条件可知，当B端与“2”连接时，表头与R1、R2
17、组成的串联电路并联，此时为量程1mA的电流挡，由并联电路两支路电流与电阻成反比知，解得R1R2160.当B端与“4”连接时，表头与R1、R2组成的串联电路并联后再与R4串联，此时为量程1V的电压挡，表头与R1、R2组成的串联电路并联后的总电阻为120，两端电压为0.12V，由串联电路中电压与电阻成正比知：R4两端电压为0.88V，则R4电阻为880.(4)若此时B端是与“1”连接的，多用电表作为直流电流表使用，量程为2.5mA，读数为1.47mA.若此时B端是与“3”连接的，多用电表作为欧姆表使用，读数为111001.10k.若此时B端是与“5”连接的，多用电表作为直流电压表使用，量程为5V，
18、读数为2.94V.2、如图甲为一个多用电表的表盘，图中S、K、T为三个可调节部件，该多用电表用作欧姆表的原理图如图乙(1)现用此多用电表测量一个阻值约为十几欧的定值电阻，主要操作步骤如下：调节可调部件_，使电表指针停在表盘左侧零刻度位置；调节可调部件_，选择“1”挡位置；将红、黑表笔分别插入“”“”插孔，笔尖相互接触，调节可调节部件_，使表笔指针指向右侧零刻度位置；将红、黑表笔的笔尖分别接触电阻的两端，由表头指针示数得出该电阻的阻值(2)选择欧姆表的“1 k”挡，两表笔笔尖相互接触且调零时，图乙中电源电动势和内阻分别为E、r，表头G的内阻为Rg，滑动变阻器的阻值为R，则表头G的满偏电流Ig_(
19、用题给符号表示)；再把表笔的笔尖和某电阻接触，欧姆表的示数如图丙，若电源电动势E6 V，则通过表头G的电流I_ mA.【答案】(1)SKT(2)0.2【解析】(1)多用电表的使用首先进行机械调零：调节可调部件S，使电表指针停在表盘左边的零刻度位置；调节可调部件K选择合适的挡位：因电阻约为十几欧，为使指针指在中央刻度附近，则选择欧姆表的“1”挡位即可欧姆表选好挡后要进行欧姆调零，短接红、黑表笔，调节T，使得电表指针指向右边的零刻度位置(2)两表笔笔尖相互接触且调零时Rx0，此时电流为满偏电流Ig，由闭合电路的欧姆定律EIg(rRRg)，则可得Ig；欧姆表选择的“1 k”挡，中值电阻值为151 0
20、00 ，则RRgRr151 000 ，而E6 V，则Ig A0.4 mA，现接待测电阻后指针所在位置读得Rx151 000 ，则I0.2 mA.3、某照明电路出现故障,其电路如图S12-10所示,该电路用标称值12 V的蓄电池为电源,导线及接线柱接触完好.图S12-10维修人员使用已调好的多用电表直流50 V挡检测故障.他将黑表笔接在c点,用红表笔分别探测电路的a、b点.(1)断开开关,红表笔接a点时多用电表指示如图S12-11所示,读数为V,说明(选填“蓄电池”“保险丝”“开关”或“小灯”)正常.图S12-11(2)红表笔接b点,断开开关时,表针不偏转,闭合开关后,多用电表指示仍然和图S12
21、-11相同,可判断发生故障的器件是(选填“蓄电池”“保险丝”“开关”或“小灯”).【答案】(1)11.5(11.211.8均可)蓄电池(2)小灯【解析】本题考查多用电表的读数、电路的故障分析.用多用电表的电压挡分析故障时,多用电表有示数说明电源和多用电表等组成了闭合回路,与多用电表并联的部分电路可能发生故障,而与多用电表串联部分未发生故障.根据这个原理,a、c间接上多用电表,断开开关,表针偏转,说明蓄电池正常,b、c间接上多用电表,断开开关,表针不偏转,闭合开关后表针偏转和前面相同,说明开关和保险丝正常,小灯发生故障.4、（2020南昌模拟）在“练习使用多用电表”的实验中:(1)某同学用多用电
22、表测量电阻,其欧姆挡的电路如图S12-16甲所示,若选择开关处在“100”挡时,按正确使用方法测量电阻Rx的阻值,指针位于如图乙所示位置,则Rx= .(2)若该欧姆表使用一段时间后,电池电动势变小,内阻变大,但此表仍能调零,按正确使用方法再测上述Rx,其测量结果与原结果相比将(选填“变大”“变小”或“不变”).图S12-16(3)某同学设计了一只欧姆表,其电路如图丙所示.关于该欧姆表, 下列说法正确的是(填选项前的字母).A.电阻刻度的零位在表盘的右端B.表盘上的电阻刻度是均匀的C.测量前,不需要红、黑表笔短接调零D.测量后,应将开关S断开某同学进行如下操作:当Rx未接入时,闭合开关S,将红、
23、黑表笔分开,调节变阻器,使电流表满偏.当Rx接入A、B表笔之间时,若电流表的指针指在表盘的正中央,则待测电阻Rx的阻值为.(已知电流表内阻为Rg,电池的内阻为r,变阻器接入电路的阻值为R)【答案】(1)700(2)变大(3)CD(R+r)RgR+r+Rg【解析】(1)若选择开关处在“100”挡,由图可知,电阻测量值为7.0100 =700 .(2)设电流表满偏电流为Ig,欧姆调零时,Ig=ER内,则R内=EIg,当电动势变小、内阻变大时,得重新欧姆调零,由于满偏电流Ig不变,R内变小,用欧姆表测电阻时,I=ER内+Rx=IgR内R内+Rx=Ig1+RxR内,由此可知,当R内变小时,I变小,指针
24、跟原来的位置相比偏左了,欧姆表的示数变大了.(3)丙图中,灵敏电流表与电源和变阻器并联,与常规欧姆表内电路不同.当外接电阻为0时,电流表被短路,示数也为0,所以此电路形成的欧姆表零点在左端,A错误;丙图中I=ER+r+RgRxRg+RxRxRx+Rg,此式中I和Rx不是线性关系,所以对应的欧姆表刻度不是均匀的,B错误;短接是为了确认欧姆表零点是否准确,丙图中欧姆表零点与原电流表G的零点相同,无需再重新确认,并且短接只能使电流表G短路,对调零没有任何作用,C正确;测量后需断开开关,防止一直处于闭合回路状态,D正确.当Rx未接入时,闭合开关S,将红、黑表笔分开时,调节变阻器,使电流表满偏,由闭合电路欧姆定律得Ig=Er+Rg+R,当Rx接入A、B表笔之间时,若电流表的指针指在表盘的正中央,由欧姆定律得12Ig=Er+R+RgRxRg+RxRgRxRg+RxRg,解得Rx=(R+r)RgR+r+Rg.
